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耀斑环中快腊肠模的解析研究及其冕震学应用
录入者:  |  时间:2015-09-16 19:56:52  |  作者:陈绍霞、李波  |  浏览次数:

耀斑是太阳大气内最剧烈的活动现象,其研究是太阳物理学的重要组成。耀斑机制的理解需要对日冕中物理环境和相关参数有细致了解,而这些参数往往无法直接测量。作为太阳物理的新分支,冕震学利用与耀斑有关的波与震荡的观测,应用磁流体力学波动理论来推断耀斑释能区的关键物理参数,成为了解耀斑机制的重要间接手段。

耀斑光变曲线中的准周期震荡在耀斑环的冕震学诊断中起着关键作用。快腊肠模是耀斑环所支持的一种可压缩、轴对称集体震荡,对应于轴向磁场及密度的周期性变化,现在已成为准周期震荡的主要解释之一。如果这些准周期震荡确实可归因为快腊肠模,那么其周期测量可用于耀斑区磁场强度诊断,衰减时间可用于推断耀斑环内外密度差异,而这些参数对耀斑物理来说都异常关键。

然而,至今为止,快腊肠模的研究结论主要基于耀斑环横向密度是阶跃分布的假定。这一假定显然偏离现实甚远。有鉴于此,我们讨论了连续变化的横向密度分布对耀斑环内快腊肠模色散行为的影响。这一问题的以往研究都需要采用数值求解时变磁流体力学方程组,效率不高且受数值耗散的影响,后者常常导致无法准确确定腊肠模衰减时间。我们首次对快腊肠模横向位移扰动满足的方程进行了级数求解,从而获得了解析的色散关系。这一色散关系对于一般的横向密度都适用,从而具有很广的应用价值。

作为应用实例,我们利用该解析色散关系,讨论了无空间分辨率和有空间分辨率的准周期震荡事件的冕震学应用。对无空间分辨事件,如能事先假定耀斑环是细长的,那么可以推知Alfven横越时间、耀斑环内外密度比以及密度横向变化尺度信息。我们的结果表明,当考虑到横向密度分布的不确定性时,Alfven时间可以较为精确地确定,但另两参数很难精确约束(见附图)。但对有空间分辨的事件,特别是当该事件还牵涉到另外一种波动模式时,那么Alfven速度、环内外密度比、密度横向尺度都可以非常准确地确定。我们将此想法应用于2013年5月14日NoRH观测到的一个事件,首次获得了耀斑环横向密度尺度。

该研究结果由山东大学空间科学研究院联合中国科学院国家空间科学中心共同完成,已被The Astrophysical Journal接收,将于近期发表(Shao-Xia Chen, Bo Li, Ming Xiong, Hui Yu,

and Ming-Zhe Guo, Standing sausage modes in nonuniform magnetic tubes: an inversion

scheme for inferring flare loop parameters,arXiv: 1509.01442)。论文作者感谢中国国家自然科学基金的资助。

 

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